Polimery czyli wszystko, co nas otacza

Transkrypt

1 Uniwersytet Marii urie-skłodowskiej pl. Marii urie-skłodowskiej Lublin Wydział hemii pl. Marii urie-skłodowskiej Lublin Polimery czyli wszystko, co nas otacza prof. dr hab. Barbara Gawdzik Zakład hemii Polimerów ul. Gliniana 33, Lublin Tel: Fax:

2 Tradycyjne Zastosowania tworzyw sztucznych (1) Materiały y budowlane poliuretany silikony polichlorek winylu, poliakrylany, polioctan winylu Pojemniki, opakowania, folie politereftalan glikolu etylenowego polietylen, polipropylen, polistyren Buty, sznurówki polichlorek winylu, poliuretany, guma SBS, bawełna, skóra Ubiory i tkaniny poliestry, poliakrylonitryl,, bawełna, jedwab

3 Tradycyjne Zastosowania tworzyw sztucznych (2) budowa - bakelit BieŜnik Wzmocnienia - kevlar nik - kauczuki wulkanizowane Błona filmowa - octan celulozy Rączka Włos czka - polietylen, os - nylon Zderzak - terpolimer ABS Soczewki - poliwęglany Izolatory -Ŝywice epoksydowe

4 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery w KUNI? Typowa kuchnia......bez metalu urządzenia AGD (lodówka, kuchenka, itp.), kable i przewody elektryczne, zlew, sztućce ce, garnki, czajnik, uchwyty....i bez ceramiki szyby, szklanki, talerze, słoiki, filiŝanki i spodki, pojemniki na przyprawy, moździerz. podłoga oga (płytki, panele), zasłony i firanki, stojak na przyprawy, wieszaki plastikowe, deska do krojenia, filtr do wody, uszczelki, gąbka i ociekacz, klosze i abaŝury ury, dekoracje i wykończenia czenia, uchwyty i pokrętła, mikser, toster, minutnik, pojemniki i butelki, woreczki śniadaniowe, gniazdka elektryczne, obrusy, ceraty, ścierki, sitka, tace.? zy usunięto wszystkie polimery?...i bez polimerów

5 Przyk łady zastosowa ń materia w polimerowych Przykłady zastosowań materiałów Polimery włóprzyrodzie? w medycynie (I) chemicals 30% 70% water 0,7 2% - polisacharydy 15% - białka 1% - DNA 6% - RNA Naturalne polimery 2% - fosfolipidy 4% - jony, małe cząsteczki Farba akrylowa 2 eluloza eluloza

6 Polimer = Tworzywo sztuczne?? Tworzywo sztuczne Polimer Tworzywo sztuczne Polimer Makromolekuła l 2 Mer n Tworzywo sztuczne = ( plastik( plastik ; gr. plastikos formowalny ) polimer + dodatki: wypełniacze ciągłe e i proszkowe, barwniki i pigmenty, plastyfikatory, antystatyki, stabilizatory termiczne, przeciwutleniacze, biocydy, antypireny Polimer = substancja zbudowana z makromolekuł róŝniących się cięŝ ęŝarem cząsteczkowym. To zbiór r makrocząsteczek podobnej budowie i bardzo zbliŝonych właściwościach, ciach, ale róŝnym r cięŝ ęŝarze cząsteczkowym (zjawisko polidyspersyjności ci)

7 Polimer = tworzywo sztuczne! Karty płatniczep Izolacje, osłony ony Rynny, rury Sprzęt sportowy Artykuły biurowe Poli( oli(chlorek winylu) pakowania i pojemniki Wyroby skóropodobne Wykończenia i dekoracje Blistry

8 PDSTAWWE DEFINIJE Polimer gr. poly meros Makromolekuła wiele części ci [ ] n Stopień polimeryzacji Mer Makromolekuła = pojedyncza cząsteczka związku zku chemicznego (polimeru) zbudowana z powtarzającego się wielokrotnie ugrupowania atomów w (jednostki konstytucyjnej) i względnie duŝym cięŝ ęŝarze cząsteczkowym i zdefiniowanym wzorze sumarycznym Mer = największa jednostka konstytucyjna powstająca z pojedynczej cząsteczki monomeru Jednostka konstytucyjna = najmniejsza grupa atomów, którego wielokrotne powtórzenie prowadzi do otrzymania makromolekuły Stopień polimeryzacji = (n)( ) liczba monomerycznych jednostek wchodząca ca w skład danej makromolekuły

9 trzymywanie Polimerów Monomer = substancja, której cząsteczki łącz czą się ze sobą w reakcji polimeryzacji tworząc c makromolekuły y polimeru Monomer Polime mer 2 l monomer mer l l l l makromolekuła polimer meru 2 l n mer

10 Polimeryzacja rodnikowa Monomer Polimer 2 l chlorek winylu 2 2 etylen 2 F F F F tetrafluoroetylen 2 l poli(chlorek winylu) F F F poli(tetrafluoroetylen tetrafluoroetylen) polietylen F l... 2 l 2 l 2 2 l l l l 2 2 l l l l 2 2 l 2 l styren polistyren

11 Polimer liniowy Topologia polimerów Polimer rozgałę łęziony Monomer dwufunkcyjny 2 2 Monomer czterofunkcyjny Polietylen niskociśnieniowy nieniowy (DPE( DPE), Polipropylen (PP( PP), Polistyren (PS( PS), Poli(tetrafluoroetylen) ) (PTFE( PTFE) Polietylen wysokociśnieniowy (LDPE) 2 Polimer usieciowany Kopolimery styrenu i diwinylobenzenu (PS-DVB) W strukturze polimerów w usieciowanych nie moŝna wyróŝni nić pojedynczych cząsteczek. ała a sieć stanowi jedną makromolekułę łę!

12 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery skala stosowania Światowa produkcja tworzyw sztucznych w minionym dziesięcioleciu wzrosła o 62% (produkcja stali w tym samym czasie zmalała o 21% Roczna światowa produkcja tworzyw sztucznych w roku 2005 wyniosła wynosi 130 mln ton. tyś. ton 3500 AGD 20 % Budownictwo 19 % pakowania 36 % Elektronika 9 % Motoryzacja 8 % Przemysł 6 % Rolnictwo 2 % ZuŜycie TS w Europie w 2005 r LDPE DPE PP PET PS PV EPS PMMA ABS+SAN PS + EPS ETP PET PV dpady opakowań TS (2005 r.) PUR + Duroplasty 17 PP 19 PE 29 ZuŜycie poszczególnych typów TS w Europie w 2005 r. [%]

13 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery w medycynie Protezy naczyń krwionośnych nych poliestry Protezy stomatologiczne PMMA ewniki, pojemniki do pobierania i przetaczania krwi, rękawiczki zabiegowe PV science.howstuffworks.com Sztuczne serce, zastawki usieciowany kauczuk silikonowy, P, PET Nici chirurgiczne nierozpuszczalne PA i rozpuszczalne kopolimery pochodnych kwasu mlekowego PLA i glikolowego PGA Strzykawki, pojemniki, rozgałęź łęźniki i łączniki do łączenia drenów PP, PE, PS

14 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Soczewki kontaktowe śele ze słabo usieciowanego poli(metakrylanu hydroksyetylu) Miękkie soczewki kontaktowe stosowane przez 85 % osób noszących szkła kontaktowe. Zawierają od 36 do 70 % wody (w stanie suchym: twarde szkło organiczne, po uwodnieniu miękkie i elastyczne). Gazoprzepuszczalne. 3 Sztywne soczewki kontaktowe otrzymywano z poli(metakrylanu metylu). Mała przepuszczalność tlenu pozwala na noszenie takich soczewek zaledwie dwie-trzy godziny w czasie dnia Si Si Si Si 3 3 Kopolimer metakrylanu metylu i metakrylanu tris- (trimetylosiloksy)sisilopropylu (TRIS) - Soczewki kontaktowe o dobrej przepuszczalności tlenu

15 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery w Farmacji prócz klasycznego opakowania (PS( PS, PP), polimery mogą być wykorzystywane w kontrolowanym uwalnianiu substancji aktywnej: Kapsułka z chitosanu zapewnia ochronę leku (i/lub Ŝołądka) przed agresywnie działającym środowiskiem. Substancja aktywna jest uwalniana dopiero w jelicie. Podobną rolę spełnia powlekanie tabletek aspiryny np.: kwaśnym ftalanem winylu lub octanem winylu.

16 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Wykorzystanie polimerowych nośników leków umoŝliwia transport i uwolnienie leku w miejscu jego poŝądanego działania farmakologicznego Grupy wiąŝące się z komórkami określonych narządów " Inteligentne " leki Koncepcja magicznego pocisku elmuta Ringsdorfa oraz jego praktyczna realizacja umoŝliwiająca selektywny transport leku do wątroby: Polimerowy nośnik ząsteczki leku związane przez hydrolizowalne wiązania 2 J. Kopecek R. Duncan Kopolimer N-(2N (2-hydroksypropylo)metakrylamidu z N-podstawionymi N pochodnymi metakrylamidu zawierającymi związek (galaktozaminę( galaktozaminę) ) wiąŝący polimer z hepatocytami i lek (adriamycynę( adriamycynę) ) oddzielone łącznikami (tetrapeptydy)) rozcinanymi w lizosomach hepatocytów. 2 3 N N 2 N N 3 N 2 N N 2 N N 2 N N

17 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Supersorbenty Ta zadziwiająca zdolność pochłaniająca to cecha polimerów hydrofilowych - poliakrylanów. Najprostszy z nich to poliakrylan sodu,, który moŝe wchłonąć wodę destylowaną o masie 800 razy większej od swojej masy. Niestety, zawarte w moczu sole i jony zmniejszają zdolność pochłaniania tylko do ok. 80 razy. Po wchłonięciu 1 kg nadal pozostają suche Inne zastosowania: - Usuwanie ciekłych odpadów medycznych - chrona światłowodów i przewodów energetycznych - Usuwanie wody z paliwa

18 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery " Naj......"... N N... F F F F F F F F Teflon wykazuje najniŝszy ze wszystkich znanych ciał stałych współczynnik tarcia, dzięki temu Teflon został wpisany do Księgi Rekordów Guinessa jako "najbardziej śliska substancja na świecie" Temperaturowy zakres pracy: od -200 o do +260 o ). Posiada odporność na działanie niemal wszystkich znanych pierwiastków, związków chemicznych oraz rozpuszczalników. Doskonała izolacyjność elektryczna i najniŝszy współczynnik dielektryczny spośród wszystkich tworzyw sztucznych Dzięki plastikowym pancerzom w ciągu minionych 20 lat ponad 2000 policjantów otrzymało postrzały i przeŝyło -19-

19 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) e-papier papier, e-atrament Zastosowanie selektywnie barwionych mikrosfer polimerowych (f = 0,1 mm) w roli elektronicznego atramentu jest pomysłem o bardzo wielu potencjalnie waŝnych zastosowaniach Elastyczne wyświetlacze wykonane tą technologią łączą w sobie zalety kartki papieru i klasycznych paneli ciekłokrystalicznych pcweb.mycom.co.jp Elastyczność Wysoki kontrast Energooszczędność Minimalna grubość i niewielka masa

20 Przykłady zastosowań materiałów w polimerowych w medycynie (I) Polimery Biodegradowalne skrobia polilaktyd (PLA)